Вращающаяся чёрная дыра

Вращающаяся чёрная дыра — это чёрная дыра, которая обладает моментом импульса. А именно, она вращается вокруг одной из своих осей симметрии.

Типы чёрных дыр

Известны четыре чёрные дыры, которые помогают представить решения Эйнштейновских уравнений, описывающими силу тяжести в общей теории относительности. Две из них вращаются: чёрные дыры Керра и Керра-Ньюмена. Считается, что каждая чёрная дыра быстро разрушается и становится стабильной чёрной дырой, и, по теореме об отсутствии волос, (кроме квантовых флуктуаций) стабильные чёрные дыры могут быть полностью описаны в любой момент времени этими одиннадцатью числами:

• эквивалентность массы и энергии М,
• импульс Р (три компонента),
• момент импульса J (три компонента),
• радиус-вектор х (три компонента),
• электрический заряд Q.

Эти числа представляют собой сохраняющиеся свойства объекта, которые можно определить с расстояния путём изучения его электромагнитных и гравитационных полей. Все остальные изменения чёрной дыры либо уйдут на бесконечность или будут проглочены чёрной дырой. Это потому, что всё, что происходит в пределах горизонта событий чёрной дыры не может повлиять на события вне её.

Следуя из этих характеристик, четыре вида чёрных дыр могут быть определены следующим образом:

Образование

Вращающиеся чёрные дыры образуются при гравитационном коллапсе массивных вращающихся звёзд или при коллапсе скопления звёзд или газа с общим моментом импульса отличным от нуля. Так как большинство звёзд вращается, предполагается, что и большинство чёрных дыр в природе являются вращающимися чёрными дырами. В конце 2006 года астрономы сообщили оценочные показатели скорости вращения чёрных дыр в Астрофизическом журнале. Чёрная дыра в Млечном пути, GRS 1915+105, может вращаться 1,150 раз в секунду, не приближаясь к теоретическому верхнему пределу.

Связь с гамма-всплесками

Образование вращающейся чёрной дыры из гиперновой звезды принято рассматривать как выбросы гамма-всплесков.

Преобразования в чёрную дыру Шварцшильда

Вращающаяся чёрная дыра может производить большое количество энергии за счёт своей вращательной энергии. Это происходит через процесс Пенроуза в эргосфере чёрной дыры, область за пределами горизонта событий. В этом случае вращающаяся чёрная дыра постепенно уменьшается до Шварцшильдовской чёрной дыры — минимальной формы, от которой невозможно получить никакой энергии. Однако скорость вращения Керровской чёрной дыры никогда не достигнет нуля.

Понятие вращающейся чёрной дыры является решением уравнения Эйнштейна. Есть два известных точных решения — метрика Керра и решение Керра-Ньюмена, которые предположительно представляют все решения вращающихся чёрных дыр во внешней области.